Pompele solare Grundfos – la ce se folosesc și cum funcționează
Grundfos panou solare – la ce se folosesc și cum funcționează
Sistemele solare termice au devenit în ultimii ani o componentă obișnuită a caselor de locuit, a clădirilor de recreere și a clădirilor comerciale. Fie că este vorba despre prepararea apei calde menajere, susținerea încălzirii sau alimentarea piscinelor, în spatele fiecărui circuit solar funcțional se află un dispozitiv discret, dar esențial – pompa de circulație solară. Exact aici intervine Grundfos cu seria sa Solar, concepută special pentru aceste condiții solicitante. În acest articol vom analiza ce fac pompele solare, de ce nu puteți pur și simplu conecta o pompă de circulație obișnuită la un panou solar și cum alegeți modelul potrivit pentru sistemul dumneavoastră specific.
Ce este circuitul solar și de ce are nevoie de o pompă specială
Circuitul solar este un buclă hidraulică închisă care leagă panourile solare de pe acoperiș cu rezervorul de acumulare sau cu schimbătorul de căldură. În acest circuit se circulă un agent termic – de obicei o soluție antigel pe bază de propilenglicol și apă în proporția 40 – 60 %. Această soluție are proprietăți fizice semnificativ diferite față de apa simplă: este mai densă, are o vâscozitate mai mare (mai ales la temperaturi scăzute), un punct de fierbere mai ridicat și este mai agresivă chimic față de cauciucurile obișnuite și componentele din bronz.
În plus, panourile solare pot atinge, în zilele calde de vară, temperaturi ale lichidului între 120 – 180 °C, iar în caz de stagnație (când pompa nu funcționează sau rezervorul este plin) temperatura din panou poate ajunge chiar peste 200 °C. Astfel de condiții ar distruge pur și simplu o pompă de circulație obișnuită proiectată pentru un sistem de încălzire cu temperaturi de până la 95 – 110 °C.
Din acest motiv, pompa solară trebuie să îndeplinească mai multe cerințe stricte:
- Rezistență termică minimă până la 130 °C (pentru vârfuri scurte și până la 140 °C)
- Compatibilitate materială cu amestecurile de glicol și alte medii solare
- Garnituri din EPDM sau PTFE, nu din cauciuc NBR
- Roțile de curea capabile să funcționeze fără lubrifianți (mediul este singurul lubrifiant)
- Rezistență la condiții de cavitație cauzate de amestecul de abur și aer în timpul stagnației
- Capacitatea de a relua circulația după umplerea din nou a circuitului cu abur
Exact de aceea, Grundfos a dezvoltat seria Solar – pompe concepute de la bun început pentru aplicații solare și nu doar variante modificate ale pompelor de circulație standard.
Grundfos Solar 15-80 și Solar 25-120 – parametri și diferențe
Grundfos oferă, în seria de bază solară, în principal două modele care acoperă majoritatea instalațiilor pentru gospodării și pentru aplicații comerciale mai mici. Să le analizăm în detaliu:
Grundfos Solar 15-80, 130 mm
Grundfos Solar 15-80, 130 mm este un model compact destinat sistemelor solare mai mici. Numerele din nume nu sunt aleatoare – „15" indică diametrul gâtului de racord (DN 15, adică ½"), „80" exprimă înălțimea maxima de ridicare în zecimi de metru (adică 8 metri coloană de apă) și „130 mm" este distanța axială între racorduri. Acest model este ideal pentru sisteme solare cu 2 – 4 panouri plane sau 1 – 2 panouri tubulare, ceea ce corespunde unei gospodării obișnuite cu 3 – 5 persoane.
Debitul maxim al acestei pompe este de aproximativ 3 m³/h, ceea ce, la un debit recomandat pentru panouri solare de 15 – 25 l/(m²·h), este suficient pentru o suprafață de panouri până la cca 8 – 12 m². Motorul are o putere între 45 – 65 W în funcție de reglarea vitezei. Pompa are trei viteze reglabile manual, astfel încât se poate ajusta debitul în funcție de sistemul specific.
Grundfos Solar 25-120, 180 mm
Grundfos Solar 25-120, 180 mm este un model mai mare, potrivit pentru instalații solare extinse. Gâtul DN 25 (1") permite un debit mai mare fără pierderi exagerate de presiune, iar înălțimea maximă de ridicare de 12 m coloană de apă acoperă trasee mai lungi și mai complexe. Distanța axială de 180 mm corespunde standardului european pentru stații solare mai mari.
Acest model poate acoperi o suprafață de panouri până la 20 – 30 m², ceea ce corespunde unor sisteme cu preparare combinată a apei calde menajere și susținere a încălzirii, sau unor sisteme solare pentru o casă mai mare sau un bloc de apartamente cu mai multe unități. Puterea motorului variază între 60 și 100 W, iar tot în trei viteze reglabile manual.
Ambii modele împărtășesc caracteristici constructive tipice ale pompelor solare Grundfos: rotor din oțel inoxidabil, carcasă din fontă cu finisaj antifricțiune, lagăre de alunecare din grafit și ceramică, garnituri din EPDM și tensiune de alimentare 230 V / 50 Hz.
Cum funcționează cu adevărat pompa solară – fizica din spate
Pentru a înțelege funcționarea unei pompe solare, trebuie mai întâi să înțelegem ce se întâmplă în circuitul solar. Panourile solare termice absorb radiația solară și o transferă mediului termic. Pompă îl pune în mișcare prin panouri, unde se încălzește, și prin schimbătorul de căldură din vasul de acumulare, unde își transferă energia rezervorului de apă. Apoi, media răcită revine înapoi în panou – și ciclul se repetă.
Grundfos Solar utilizează tehnologia pompei cu rotor umezit (wet rotor) – rotorul motorului este în contact direct cu media termică, care îl răcește și lubrifiază lagărele de alunecare. Acest lucru elimină nevoia de etanșare mecanică și prelungește semnificativ durata de viață a pompei. O altă avantaj al designului cu rotor umezit este funcționarea tăcută – nivelul de zgomot este semnificativ mai scăzut față de pompele cu rotor uscat, ceea ce este important în instalații în clădiri rezidențiale.
Funcționarea pompei este controlată de un regulator solar extern (de exemplu, Grundfos DMS/DMH sau reglatoare de la Resol, Deltasol etc.). Regulatorul compară temperatura de la panou (senzor T1) cu temperatura din vasul de acumulare (senzor T2). Dacă diferența de temperatură este mai mare decât histeresia setată (de obicei 5 – 8 °C), regulatorul activează pompa. Când diferența scade sub valoarea minimă (de obicei 2 – 3 °C), pompa se deactivează. Acest algoritm simplu, dar eficient, împiedică pompa să circule inutil media și să răcească rezervorul.
În practică, întâlnim și situația de stagnare – aceasta apare atunci când vasul este complet încărcat și soarele continuă să strălucească. Temperatura din panou crește peste punctul de fierbere al amestecului de glicol (la 50% propilenglicol este cam 165 °C la presiune atmosferică), media se evaporă și aburii împing lichidul înapoi în vasul de expansiune. Pompa trebuie să reziste în această stare la aburii fierbinți fără a se deteriora – și tocmai pentru aceasta sunt construite pompele solare Grundfos.
Detalii materiale și constructive care contează în practică
Când am văzut în practică sisteme în care clienții au montat o pompă de circulație obișnuită Grundfos UPS sau un model standard similar în locul unei pompe solare, rezultatul a fost întotdeauna același: după 1 – 3 sezoane au început problemele. Garnituri rupte din cauciuc NBR, rotori corodate, etanșări de ax blocate sau piese plastice topite în carcasă. Nu este vorba de o calitate inferioară a pompei obișnuite – pur și simplu nu sunt construite pentru aceste condiții.
Pompele solare Grundfos Solar se deosebesc prin aceste elemente constructive cheie:
- Garnituri EPDM (cauciuc etilén-propilén-dien): EPDM este rezistent la temperaturi de până la 150 °C și compatibil cu amestecurile de glicol. Garniturile obișnuite NBR se degradează la 120 °C și în contact cu glicolul.
- Rotor din oțel inoxidabil AISI 316: Rezistență la coroziune provocată de lichidul solar degradat (la îmbătrânire pH-ul se schimbă și lichidul devine mai agresiv).
- Lagăre de alunecare grafit-ceramice: Funcționează fiabil chiar la temperaturi ridicate și nu necesită lubrifiere. Nu folosesc lagăre cu bile și carcase din plastic, care eșuează la 130+ °C.
- Carcasă din fontă cu vopsea epoxidică: Fonta rezistă mai bine șocurilor termice decât materialele plastice, vopseaua epoxidică protejează împotriva coroziunii.
- Temperatură maximă de funcționare 130 °C (vârfuri scurte 140 °C): Această valoare este garantată de producător pentru funcționarea continuă, nu doar pentru un test de laborator.
Pentru comparație: pompa de circulație standard Grundfos UPS 25-30 este o pompă excelentă pentru încălzire, dar temperatura maximă de funcționare este 110 °C și garniturile nu sunt compatibile cu glicolul. Din acest motiv, nu este potrivită pentru instalare într-un circuit solar. Mai multe despre diferențele dintre tipurile de pompe găsiți în articolul Grundfos UPS vs. pompe solare Grundfos – care se potrivește pentru sistemul dumneavoastră în acest Centru de Cunoștințe.
Dimensionarea – cum alegeți dimensiunea potrivită a pompei solare
Alegerea dimensiunii potrivite a pompei este una dintre cele mai subestimate faze ale proiectării unui sistem solar. O pompă subdimensionată nu permite un debit suficient, ceea ce duce la supranăclzirea panourilor și la îmbătrânirea rapidă a lichidului termic. O pompă supradimensionată, deși face să curgă media rapid, crește consumul de energie electrică și reduce timpul în care lichidul se încălzește în panou – randamentul sistemului scade.
Regulă de bază pentru dimensionare: debitul de 15 – 25 litri pe oră pentru fiecare metru pătrat de panou solar. La un debit mai mare, lichidul nu se încălzește suficient (delta-T mic), iar la un debit mai mic, condițiile de stagnare apar prea devreme.
Exemplu de calcul: O casă de familie are 8 m² de panouri solare plane. Debitul recomandat este 15 × 8 = 120 litri pe oră, adică 0,12 m³/h. Această valoare este mult sub debitul maxim al Grundfos Solar 15-80 (3 m³/h), deci chiar modelul cel mai mic se potrivește din punct de vedere al debitului. Decisiv devine apoi înălțimea de pompare – pierderile de presiune în sistem.
Pierderile de presiune se calculează ca suma:
- Pierderi în țevi (depind de diametru, lungime și debit)
- Pierderi în panourile solare (de obicei 0,1 – 0,5 bar în funcție de tip)
- Pierderi în schimbătorul de căldură al vasului (0,2 – 0,8 bar)
- Pierderi în robinete, supape și stația solară (0,1 – 0,3 bar)
În practică, la o casă obișnuită cu 6 – 10 m de conductă de colector (cupru DN 18 × 1 mm) și 1 – 2 colectoare plane, pierderea totală de presiune este de 0,3 – 0,7 bar, ceea ce corespunde cu 3 – 7 m coloană de apă. Solar 15-80 cu o înălțime maximă de transport de 8 m vas WC acoperă majoritatea acestor aplicații.
Pentru sisteme mai mari – de exemplu, o combinație TUV + încălzire auxiliară pentru o casă cu 5+ persoane, suprafața colectorilor 12 – 25 m², conducte mai lungi sau colectoare tubulare (cu vid) cu pierderi de presiune mai mari – este mai potrivit Solar 25-120. Mai multe informații despre procedura corectă de calcul de dimensionare le găsiți în articolul Ce putere pompă Grundfos aveți nevoie pentru casa dumneavoastră.
Instalarea pompei solare în practică
Pompa solară se montează întotdeauna pe ramura de retur a circuitului solar (ramura rece), adică pe conducta care duce lichidul răcit înapoi la colectoare din vas. Există două motive: în primul rând, pe ramura de retur temperatura lichidului este mai scăzută, ceea ce prelungește durata de viață a pompei. În al doilea rând, presiunea din ramura de retur este mai mare datorită vasului de expansiune, ceea ce reduce riscul de cavitație.
Poziția de instalare este orizontală – arborele pompei trebuie să fie orizontal. Instalarea verticală cu motorul în jos nu este permisă (mediul ar curga din lagăre), iar instalarea verticală cu motorul în sus este permisă la majoritatea modelelor Solar, dar Grundfos recomandă poziția orizontală pentru o durată de viață maximă.
În practică, la instalare se folosesc așa-numitele stații solare (Grundfos Solar Station, Roth, Resol etc.), care integrează într-un singur modul compact pompa, robinetele sferice, clapeta de retur, supapa de siguranță, termometrul, contorul de debit și manometrul. Această soluție este mai ușor de montat, hidraulic echilibrată și estetic mai curată.
Conectarea electrică a pompei este simplă: alimentare 230 V / 50 Hz prin regulator solar. Regulatorul comută pompa pe baza diferenței de temperatură (T1 colector − T2 vas). Se recomandă o secțiune minimă a cablului de 1,5 mm², iar lungimea cablului nu ar trebui să depășească 20 m fără a crește secțiunea. Pompa nu are termostat propriu sau modul de control – este un dispozitiv pur mecanic controlat extern.
Dacă vă interesează un ghid detaliat de montaj, inclusiv schema hidraulică, purjarea și reglarea regulatorului, citiți articolul Montaj pompă de circulație Grundfos pas cu pas în acest Centru de Cunoștințe.
Întreținerea pompelor solare Grundfos Solar
Pompele solare sunt proiectate ca dispozitive cu întreținere minimă – în ideal, funcționează ani fără a necesita intervenții. Cu toate acestea, există câteva etape de întreținere preventivă care prelungesc semnificativ durata de viață a sistemului:
Verificarea și înlocuirea lichidului termic
Acesta este, după experiența mea, cel mai adesea neglijat aspect al întreținerii sistemelor solare. Propilenglycolul se degradează în timp – se oxidează, modifică pH-ul și pierde inhibitorii de coroziune. Intervalul recomandat pentru verificarea pH-ului lichidului este la fiecare 2 ani. Dacă pH-ul scade sub 7,0 (lichidul devine acid), este necesară înlocuirea lichidului, altfel se produce coroziunea pompei și a colectorilor. Un lichid termic de calitate pe bază de propilenglycol ar trebui să aibă un pH între 7,5 și 9,0. Înlocuirea lichidului se recomandă la fiecare 5 – 10 ani, indiferent de rezultatele măsurătorilor.
Verificarea presiunii de funcționare
Circuitul solar ar trebui să aibă o presiune de 1,5 – 2,5 bar în starea rece (la 20 °C), conform proiectului. Scăderea presiunii sub 1 bar indică o scurgere sau o umplere insuficientă. O verificare vizuală periodică a manometrului de pe stația solară va detecta problemele înainte ca acestea să cauzeze cavitația pompei. Dacă pompa funcționează la o presiune sub 0,5 bar, există riscul imediat de avarie prin cavitație.
Verificarea vizuală a garniturilor și a racordurilor
O dată pe an (ideal înainte de sezon, adică primăvara) verificați garniturile vizibile ale stației solare, șuruburile de racord ale pompei și, dacă sunt folosite, mufele flexibile. Lichidul termic este destul de colorat (de obicei portocaliu sau roz) și o scurgere este vizibilă. La primul semn de scurgere, este necesară înlocuirea garniturii – lichidul vechi cu pH scăzut este agresiv și o mică scurgere se agravează rapid.
Testarea debitului și a Delta-T
Dacă sistemul are un contor de debit (ce ar trebui să aibă), verificați debitul într-o zi soare. Acesta ar trebui să corespundă valorii proiectate (de obicei 15 – 25 l/m²·h). Un debit redus poate indica o încurcătură parțială a schimbătorului de căldură (depuneri din lichidul degradat), o bule de aer în sistem sau o problemă incipientă a pompei. Delta-T între colector și vas ar trebui să fie de 5 – 15 °C în condiții normale de sarcină.
Planul complet anual de întreținere preventivă îl găsiți în articolul Întreținerea și service-ul pompele Grundfos – ce trebuie verificat anual.
Pompe solare Grundfos vs. alte pompe Grundfos – ce folosiți unde
Clienții ne întreabă în mod repetat dacă nu ar putea folosi ceva mai ieftin și mai accesibil decât pompa solară specială. Hai să detaliem:
Grundfos UPS 25-30 (vizualizați pagina produsului) este o excelentă pompă de circulație pentru circuitul de încălzire cu temperaturi până la 95 °C și apă curată sau apă inhibată cu max. 10 % glicol. Nu este potrivit pentru circuitul solar cu glicol și temperaturi până la 130 °C – garniturile din NBR rezistă la contactul cu glicol concentrat la 120 °C doar câțiva luni.
Grundfos UNILIFT KP 150 A1 (GRUNDFOS UNILIFT KP 150 A1) și UNILIFT KP 250 A1 (GRUNDFOS UNILIFT KP 250 A1) sunt pompe submersibile pentru pomparea apei – aparțin unei categorii complet diferite și nu sunt destinate pentru aplicații solare sau de încălzire. Locul lor este în pomparea apei de ploaie, în pomparea în caz de inundații, în drenarea subsolurilor etc.
Concluzia este clară: pentru circuitul termic solar întotdeauna Grundfos Solar. Pentru încălzire Grundfos UPS sau Alpha/Magna mai noi. Pentru pomparea apei Grundfos UNILIFT. Fiecare serie a fost proiectată pentru anumite condiții și încercarea de a le înlocui se va răzbuna.
Durata de viață și economicitatea pompele solare
O pompă solară Grundfos de calitate are o durată de viață de 15 – 25 de ani în condiții de instalare și întreținere corecte. Consumul electric al pompei variază între 45 și 100 W în funcție de model și de viteza reglată. Într-un sistem solar din Europa Centrală, cu un timp de funcționare de 1 400 – 1 800 de ore pe an și un consum mediu de 60 W, aceasta înseamnă un consum anual de aproximativ 84 – 108 kWh, ceea ce reprezintă 17 – 22 € pe an la un preț al energiei electrice de 0,20 €/kWh. Din punct de vedere economic, această cheltuială este mică comparativ cu economiile realizate prin încălzirea apei cu sistemul solar.
Pentru comparație: modernizarea cu o pompă cu motor EC (motor comutat electronic) – dacă dimensiunea sistemului o permite – poate reduce consumul cu 40 – 60 %. În acest sens, Grundfos oferă diferite variante și pentru instalații noi vă recomandăm să discutați această opțiune cu vânzătorul.
Întrebări frecvente (FAQ)
Poate fi folosită o pompă de circulație standard (de ex. Grundfos UPS) în locul unei pompe solare?
Nu, nu este recomandat. Pompele de circulație standard nu sunt construite pentru medii termice pe bază de glicol, temperaturi de lucru peste 110 °C și condiții de stagnare la 140 – 180 °C. Garniturile din NBR se degradează, rotoarele se corodează și durata de viață a pompei într-un circuit solar se reduce la 1 – 3 ani în locul duratei standard de 15 – 25 de ani. În plus, condițiile de garanție ale producătorului de colectori și de acumulator pot fi anulate în cazul utilizării unei pompe nepotrivite.
Ce soluție de glicol trebuie folosită pentru circuitul solar cu Grundfos Solar?
Grundfos recomandă un lichid termic pe bază de propilenglicol (nu etilenglicol – acesta este toxic) într-o soluție apoasă de 40 – 50 %. Această concentrație oferă protecție împotriva înghețului până la –25 până la –30 °C și are un punct de fierbere peste 160 °C la presiune atmosferică. Lichidul trebuie să conțină inhibitori de coroziune aprobate pentru contactul cu cuprul, aluminiul și fonta. În niciun caz nu folosiți antigel auto (etilenglicol) sau soluții antigel neetichetate fără mențiuni pentru sisteme solare.
Cât de zgomotoase sunt pompele solare Grundfos Solar?
Grundfos Solar aparține categoriei de pompe cu rotor umed tăcute – nivelul zgomotului variază între 35 – 42 dB(A) la sarcină normală, ceea ce este comparabil cu un ventilator tăcut de calculator. Într-o cameră tehnică nu este o problemă. Dacă pompa începe să emită zgomote mai puternice (zgomote de vibrație, bătăi), este un semnal al bulelor de aer în sistem sau al începerii deteriorării lagărelor – consultați articolul Pompa Grundfos nu pompează sau face zgomote – cauze și soluții.
Ce se întâmplă cu pompa solară în caz de lipsă prelungită de curent?
Pompa se oprește și în colector apare stagnarea. Lichidul termic se evaporă, presiunea din sistem crește temporar (de aceea este obligatoriu ventilul de siguranță), apoi aburul se condensează în vasul de expansiune. După reapariția curentului și pornirea pompei, sistemul își recâștigă în mod obișnuit circulația – aburul este împins înapoi în colector, unde se condensează. Pompele solare Grundfos Solar sunt dimensionate pentru astfel de cicluri. Dacă blocarea se repetă la repornire, cauza este probabil volumul insuficient al vasului de expansiune sau prea mare presiunea inițială.
Trebuie să înlocuiți și lichidul termic la înlocuirea pompei?
Nu neapărat, dar este o ocazie potrivită. La înlocuirea pompei, trebuie să drenați și să decompriimați parțial circuitul – moment ideal pentru a preleva un eșantion de lichid și a măsura pH-ul. Dacă lichidul are peste 8 – 10 ani sau pH-ul este sub 7,5, este rațional să-l înlocuiți. Astfel economisiți costurile pentru intervenții repetate în câțiva ani.
Care este diferența între Grundfos Solar 15-80 și Solar 25-120 – cum aleg?
Regulă de bază: Solar 15-80 pentru sisteme cu suprafață de colectori până la 10 – 12 m² și pierderi de presiune totale până la 6 – 7 m WC. Solar 25-120 pentru suprafețe de 12 – 30 m², trase lungi (peste 15 m), colectori tubulari cu vid (care au pierderi de presiune mai mari decât cele plane) și sisteme cu funcție combinată TUV + sprijin pentru încălzire. În caz de îndoieli, consultați întotdeauna proiectantul sau vânzătorul – subdimensionarea este mai rău decât supradimensionarea, dar nici o pompă mai puternică nu este panaceul pentru un sistem proiectat greșit. Mai multe criterii de alegere le găsiți în articolul Cum alegeți corect pompa de circulație Grundfos pentru încălzire.
Concluzie – de ce merită investiția în pompă potrivită
Pompa solară reprezintă o parte mică din costurile totale ale unui sistem solar – în mod tipic 80 – 180 € în funcție de model. În ciuda acestui fapt, alegerea corectă determină dacă sistemul solar va funcționa fără probleme 20 de ani sau dacă veți rezolva în fiecare 2 – 3 ani defecțiuni, scurgeri și reparații costisitoare. Grundfos Solar 15-80 și Solar 25-120 sunt soluții verificate cu o istorie lungă de mii de instalații în toată Europa. Nu sunt cele mai ieftine de pe piață, dar sunt fiabile, piesele de schimb sunt bine disponibile și rețeaua de service Grundfos funcționează și în Republica Slovacă.
Dacă nu știți sigur care model este potrivit pentru sistemul solar concret – ce suprafață au colectoarele, ce tip (plane vs. tubulare cu vid), câți metri de țevi – nu ezitați să consultați și alte articole din acest Centru de Cunoștințe. Întrebări privind alegerea, dimensionarea și problemele comune sunt tratate în articolul Întrebări frecvente despre pompele Grundfos, care se află în aceeași secțiune.
Aveți întrebări despre această temă?
Nu reușiți să alegeți sau aveți o situație concretă în gospodăria dvs.? Trimiteți-ne un mesaj – suntem bucuroși să vă oferim sfaturi.